Фокусы-покусы квантовой теории
Шрифт:
А, может, всё гораздо проще и честнее? Атомные структуры создаются и поддерживаются не электромагнитными взаимодействиями, а специальными программными воздействиями на частицы. Оттого-то атомные структуры не бывают произвольными: устойчивыми могут быть только те из них, варианты которых программно предписаны! Алгоритм, который обусловливает атомную связь электрона с протоном – отключая их кулоновское взаимодействие – попеременно прерывает их квантовые пульсации: когда они есть в электроне, их нет в протоне, и наоборот. В результате получается новая форма движения: циклический переброс квантовых пульсаций из электрона в протон, и обратно. И эта форма движения обладает энергией, которая берётся не из пальца и не с потолка – она берётся за счёт уменьшения собственных энергий электрона и протона, т.е. за счёт уменьшения их масс. Остаётся добавить, что эта энергия зависит от расстояния, на котором работает названный циклический переброс. А это значит, что, при заданной частоте циклических прерываний пульсаций в электроне и протоне, они обязаны находиться на соответствующем расстоянии друг от друга. Вот вам и простейшая атомная структурка! Кстати, и ядерные структуры формируются по такому же принципу. Только частоты квантовых пульсаций там побольше, и частоты их прерываний – тоже, оттого и дефект масс там гораздо заметнее. При таком подходе, одним махом объясняются все основные свойства ядер – без привлечения, как в официальной физике, целого
Заметим: если ядерные и атомные структуры формируются программными предписаниями, то молекулярные структуры – это совсем другое дело. Молекулы бывают самые разнообразные, и, значит, их структура не задана программно: здесь допускается произвол. Но по химической связи квантовая теория тоже потопталась. Ионную химическую связь трогать не стали: с ней и так всё было ясно. Знаете, как, по-научному, образуется молекула хлористого натрия – та самая, солёненькая? У атома натрия один внешний электрон, и он ему сильно мешает по жизни, поэтому атом так и ищет, кому бы его сплавить. Атому хлора, наоборот, как раз одного электрона не хватает для полного счастья, поэтому он всегда готов принять его в свои распростёртые объятия. И вот, при личной встрече, атом натрия «легко отдаёт» свой электрон атому хлора – к обоюдной радости. Из двух атомов получаются два иона – положительный да отрицательный – которые притягиваются друг к другу; вот вам и молекула! Да… если бы атомы могли слышать это, они бы очень удивились. Они ведь, вообще-то, устойчивы: атом натрия не отдаст электрон просто так – его придётся оторвать. При обычных температурах, характерная тепловая энергия на два порядка меньше, чем энергия ионизации натрия – значит, «тепловой» вариант отрыва электрона отпадает. Атому хлора тоже не по силам оторвать электрон у атома натрия: в ионе хлора этот электрон связан слабее, чем в атоме натрия. Вот интересно – какие заветные слова говорит хлор натрию, после чего тот «легко отдаёт» свой электрон? А ведь через эти заветные слова получаются не только двухатомные молекулы, но и целые кристаллы – так называемые «ионные». Которых, согласно теореме Ирншоу, и быть-то не может: статическая система электрических зарядов не может быть устойчивой. Ну, точно – с ионной химической связью всё было ясно… поэтому взялись прояснять ковалентную химическую связь, между однотипными атомами: водорода, например. Само собой, без волновых функций тут ничего не прояснилось бы. Ведь какая прелесть обнаружилась! При описании того, что атомы водорода вдавливаются друг в друга, волновые функции электронов частично перекрываются – и становится возможен математический трюк с этими функциями, в результате которого электроны как бы меняются местами друг с другом. Казалось бы, ну и что с того? А то, что из этого «как бы обмена местами» вылазит выражение для так называемой обменной энергии – вот на ней-то, мол, молекула и держится! Фокус здесь в том, что этот «как бы обмен местами» - не более чем формальная математическая процедура. «Как математическая процедура может порождать связь в молекуле?» - поражались те, кто впервые об этом слышал. «А это чисто квантово-механический эффект, - поясняли им. – Классических аналогов не имеет. Привыкайте!»
Кстати, в дальнейшем выяснилось, что аргумент «это квантово-механический эффект!» производит на спорщиков почти волшебное просветляющее действие. «С какой это радости в сверхпроводнике электроны соединены в пары Купера?» - «Ну, это чисто квантово-механический эффект!» - «А почему возникает сверхтекучесть?» - «Это тоже чисто квантово-механический эффект!» И так далее – до полного просветления. Студентам рекомендуем: научите попугая чирикать «Это кванта-механический эффект!» - и он сможет вполне квалифицированно отвечать на любые вопросы по проблемам физики микромира.
Но вернёмся к вероятностной интерпретации! Ведь теоретиков озарило, что вероятностный-то подход и даёт заветный ключик к пониманию сути той загадочной границы, которая разделяет классический и квантовый миры. Интересно у них получилось! В макромире законы, как известно, проявляются через взаимно-однозначные соответствия: при конкретных начальных условиях результат выйдет тоже конкретный. Когда же исследователи пытались влезть в микромир, они неизменно нарывались на отсутствие однозначности. Ну, и наконец-то придумали, как из наличия однозначности получить её отсутствие: однозначные законы действуют, мол, и в микромире – но они определяют не сами физические величины, а только вероятности их значений! Вот, оказывается, почему в микромире всё так зыбко и склизко, всё расплывается и ускользает между пальцами! Вот, оказывается, откуда берётся неопределённость! И дело, оказывается, не в том, что, по любому поводу для изменения состояния микрообъекта, у него имеется богатый выбор других состояний, в которые можно перейти – с той или иной вероятностью. И, какое из них реализуется в каждом конкретном случае – заранее предсказать невозможно. Нет, переход из одного чистого состояния в другое – это было бы слишком просто. Всё гораздо веселей: микрообъекты, уверяют нас, норовят пребывать в смешанных состояниях, т.е. в нескольких чистых состояниях сразу. Например, иметь сразу пять различных энергий. Или быть сразу в трёх различных местах. Ну, типа, сразу и рядом с женой, и у любовницы, и в библиотеке. Главное, чтобы у смешанного состояния сумма вероятностей пребывания во всех его чистых состояниях была равна единице. А в результате взаимодействий, мол, происходят всего лишь перераспределения вероятностей чистых состояний. Ну, типа, заедет жена сковородкой между глаз – и вероятности пребывания у любовницы и в библиотеке несколько уменьшатся. Но полная сумма всё равно останется равна единице. Представляете, красотища какая! Наконец-то теоретики создали могучий и универсальный инструмент познания, который легко рассеивал недоумение по поводу любых чудес, получавшихся в экспериментах с микрообъектами! Осознавши это, они заговорили о том, что квантовая механика достигла своего логического завершения, добравшись до самых фундаментальных основ устройства физического мира.
Ну, это само собой. Было время, когда все проблемы мироустройства объясняли тем, что «Бог так сотворил». А теперь стали всё объяснять тем, что, мол, «вероятности такие». Но – наверное, от радости – не заметили, что второе из этих объяснений, в сущности, тождественно первому. Поясняем. Как ни крути, а закономерности в микромире действуют: атомы имеют характерные структуры и характеристические свойства, обмениваются друг с другом квантами энергии отнюдь не хаотически, и т.д. Если всё это обусловлено вероятностями, то закономерностям должны подчиняться сами вероятности – иначе в микромире был бы полный бардак. А если закономерностям подчинены вероятности, то это означает, что вероятности изначально заданы! Кто же потрудился их задать, господа теоретики? Или вы до сих пор от радости плохо соображаете?
Кстати, и радовались-то поначалу далеко не все. Эйнштейн, например, вообще перепугался. Дело и впрямь выходило нешуточное: если на фундаментальном
Мало кто слышал этот зловещий шёпот, и уж наверняка его не слышал Дирак. Иначе он и не взялся бы соорудить релятивистское квантово-механическое уравнение для электрона – зачем стараться, если заранее известно, что получится «чушь собачья»? Впрочем, Дирак был на редкость целеустремлённым, и чушь в итоге получилась не такая уж и собачья. Вот, посудите сами. Из теории Дирака прямо следовало, что свободные электроны могут иметь не только положительные энергии – суммы собственных и кинетических энергий – но и точно такие же по величине, только… отрицательные. Причём, немедленно получалось, что электроны, имеющие отрицательную энергию, должны иметь отрицательную массу. Представляете? Все приколы «Страны чудес» Кэррола – это детский лепет по сравнению с одним таким приколом, как «отрицательная масса». Смотрите: электрон, испытывающий силу притяжения к положительному заряду, из-за своей отрицательной массы ускоряется не туда, куда его тянут, а в противоположном направлении! Про таких говорят – если в реке утонет, то искать его нужно будет выше по течению. Представили? Ну, вот ещё примерчик: бьёт электрон, имеющий отрицательную массу, теоретика по башке. Натурально, передаёт этой башке импульс. Только импульс этот направлен не так, как казалось бы, а наоборот. Хлоп теоретика – что в лоб, что по лбу – а башка его, вместо того, чтобы откинуться назад, клюёт вперёд! «Слушайте, - тактично обращались к Дираку оппоненты, - давайте не будем доводить маразм до абсурда!» - «Чего-чего? – вскидывался Дирак. – Теорию относительности и квантовую механику вы называете маразмом, а их прямые следствия – абсурдом?! Так и запишем…» И оппоненты моментально испарялись с горизонта. «Наскоком Дирака не ущучить, - прикидывали они, - уж больно он талантлив! Ладушки, мы вот что тебе устроим…» И устроили. Понимаете, согласно релятивистским воззрениям, энергия свободного электрона может быть как угодно большой – вплоть до бесконечности. С лёгкой руки Дирака, энергии электронов с отрицательной массой тоже могли забираться в бесконечность – только в отрицательную. Но это значит, что состояния с наинизшей энергией не существует, а тогда неустойчивы состояния нормальных электронов, имеющих положительные энергии: все эти электроны, через квантовые скачки, сваливались бы в бездонную пропасть отрицательных энергий. Довольно скоро мир остался бы без нормальных электронов! Что, мол, на это скажете, Дирак Вы наш?.. Ха-ха! С этой проблемой Дирак разделался одним плевком, выдав дополнительное предположение: все состояния с отрицательной энергией уже заняты, господа! Бездонная пропасть уже заполнена, так что некуда сваливаться нормальным электронам! Пусть живут и радуются! «Так это что же, - обалдевали коллеги, - мы живём в бесконечном океане отрицательной энергии, и не замечаем этого?» - «Ну, зачем вы так, - приводил их в чувство Дирак. – Если присмотреться, то можно кое-что заметить». И начинал ликбез: если, мол, электрон с отрицательной энергией возьмёт да поглотит себе достаточно энергичный гамма-квант… (в этом месте у слушателей отваливались нижние челюсти: по всем раскладам, поглотить квант свободный электрон не может) …то, мол, этот электрон забросится в состояние с положительной энергией. И получится в итоге что? А вот, мол, такая парочка: нормальный электрон и – на месте прежнего – «дырка» в океане отрицательных энергий, чуете? Причём, эта «дырка», мол, не простая, а вся из себя положительная: и по заряду, и по массе! Коллеги чуяли и цепенели от ужаса, и вправду кое-что замечая: у Дирака внаглую нарушались законы сохранения и заряда, и массы. Но уж так запугал своих оппонентов талантливый Дирак, что никто и пикнуть не смел. В довершение к этому кошмару, Андерсону удалось сфотографировать след частицы, которая ионизировала газ так же, как и электрон, но имела, несомненно, положительный заряд. Дираковская «дырка от бублика» оставляла трек в камере Вильсона! «Ну, что я вам говорил ещё год назад?!» - ухахатывался Дирак.
В общем, чтобы пресечь массовую истерику среди физиков, самые стойкие из них дали необходимые разъяснения. Да, мол, Дирак немного погорячился со своим релятивистским квантово-механическим уравнением – никто в здравом уме не будет применять его для расчёта движения электрона в ускорителе или в электровакуумном приборе. Да, Дирак немного погорячился также насчёт океана отрицательных энергий. Да, а ещё он немного погорячился насчёт «дырок» в этом океане – Андерсон запечатлел совсем не «дырку», а натуральную частицу. Видите: погорячился, погорячился, погорячился… Так он и дальше будет горячку пороть: горланить, что он первый брякнул про штучку с массой электрона и положительным зарядом! Ей-богу, дешевле будет признать его великим теоретиком, предсказавшим существование первой из открытых античастиц – позитрона! Виват, господа! Гоним зайца дальше!
Здесь самое время заметить: всё то, до чего дошёл пылающий разум теоретиков, когда они квантовали состояния вещества – это пустяки по сравнению с тем, до чего они дошли, квантуя электромагнитное поле. Ведь между веществом и полем есть принципиальная разница. Вещество – оно в природе есть. А поле… ну, в общем, его нет. Теория поля – это теория того, чего нет. Квантовая теория поля - это квантовая теория того, чего нет. Поле, вообще-то, понадобилось лишь как посредник во взаимодействиях электрических зарядов на расстоянии. Без такого посредника физикам и белый свет не мил. Если, мол, такого посредника нет, то от взаимодействия зарядов на расстоянии попахивает «мистикой и спиритизмом». Эк куда хватили! Да если мистики и спириты попытались бы разобраться в квантовой теории поля – они бы позеленели от зависти!
Помните, мы говорили, что различными формами физической энергии обладает только вещество? Ну, вот: тогда не нужен заполняющий пространство между зарядами посредник для передачи энергии. «Кому-то не нужен, - возразят нам, - а кому-то очень нужен! Вопрос должен решаться не на уровне субъективных склонностей, а на уровне объективных экспериментов!» Так мы разве против? Смотрим правде в глаза: ни один объективный эксперимент не говорит прямо о поведении поля, все они говорят о поведении только вещества. Смотрят на поведение зарядов и выводы делают: «Ах, вон куды электрончик понесло… Ах, вот какой точок в катушечке наводится… Ну, стало быть, поле там такое!» Только так! Глядя на поведение вещества, поведение поля домысливают. Ёлки-палки, объективнее некуда: поведение поля – это сплошные домыслы! Кому-то там очень нужные!